基于MSP430單片機(jī)的光電跟蹤伺服系統(tǒng)研究方案
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采用的PID控制算法的公式如下式（1）所示：
PID算法程序流程圖如圖6所示。研究中控制參數(shù)的確定采用先選定控制度，依據(jù)不同的控制度預(yù)設(shè)控制參數(shù)通過實(shí)驗(yàn)輸出波形，調(diào)整控制參數(shù)取值，從而達(dá)到研究期望的控制精度。
5 測試結(jié)果及分析
實(shí)驗(yàn)中采用波長為650 nm 激光作為目標(biāo)物，實(shí)驗(yàn)過程中先調(diào)用目標(biāo)搜尋程序，大范圍搜尋目標(biāo)，一旦探測到目標(biāo)，四象限探測器即會有較大電流輸出。通過磁性判斷轉(zhuǎn)入目標(biāo)精定位及追蹤程序。利用PID 算法配合調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動，使光斑移至四象限光敏面中心。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。
本設(shè)計(jì)采用性能優(yōu)越的MSP430F169 作為控制核心。使用MSP430內(nèi)部的A/D模塊以及定時(shí)器模塊能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的多路數(shù)據(jù)采集。外圍電路的設(shè)計(jì)，利用RC濾波器，減小了噪聲對信號的影響，同時(shí)利用相位補(bǔ)償技術(shù)消除了自激干擾，使信號穩(wěn)定輸出。軟件編程部分采用位置式PID算式，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的門限值之后再加入積分運(yùn)算，這樣就能夠避免積分飽和問題，使跟蹤設(shè)備平緩地到達(dá)指定位置。
6 結(jié)語
本研究方案中采用性能優(yōu)越的MSP430F169 作為控制核心。通過四象限光電探測器將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電流信號，經(jīng)過四象限信號處理電路轉(zhuǎn)化成MSP430F169單片機(jī)ADC能夠采集到的電壓范圍，利用PID 算法及相關(guān)轉(zhuǎn)化控制兩路PWM 波輸出控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位跟蹤。通過使用激光器將定位和追蹤過程直觀顯示，便于直接觀察。使用MSP430內(nèi)部A/D 模塊和時(shí)鐘模塊能夠快速實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的PID 誤差信號與PWM波占空比的轉(zhuǎn)換。
該研究方案一方面對四象限探測器件以及新式低功耗高集成的微處理器的使用和推廣；另一方面探索一種新的機(jī)械對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及為低成本跟蹤系統(tǒng)的研制提供一種可行性方案。
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